Физики искали новую силу природы внутри нейтронных звезд и обнаружили нечто интригующее

Сейчас ученым известно, что существует четыре фундаментальные силы природы.

Нейтронные звезды – это то, что остается после смерти гигантских звезд после того, как они сжимаются под действием гравитации. В результате остается очень плотное ядро звезды, состоящее из нейтронов и протонов. Нейтронные звезды изначально очень горячие, но они остывают в течение миллионов лет, выделяя накопленное тепло в космос.

Эти звезды являются естественными лабораториями для проверки физических теорий с настолько экстремальными условиями, которые невозможно создать на Земле. Физики решили проверить, могут ли нейтронные звезды содержать частицы, которые являются переносчиками давно предполагаемой пятой фундаментальной силы природы.

Если такая частица существует, она изменит наше понимание гравитации и, возможно, даже поможет объяснить темную материю. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет Interesting Engineering (перевод - «Фокус»).

Пятая сила природы

Сейчас физикам известно, что существует четыре фундаментальные силы природы, описываемые Стандартной моделью физики элементарных частиц: электромагнетизм, гравитация, слабое и сильное взаимодействие. Но ученые предполагают, что существует пятая сила природа, переносчиком которой являются гипотетические частицы.

Но обнаружить эту силу на Земле невероятно сложно, а потому ученые обращаются к объектам с наиболее экстремальными условиями, где можно увидеть отклонения от стандартной гравитации. Нейтронные звезды идеально подходят для этого, поскольку их недра насыщены нуклонами, то есть протонами и нейтронами.

Если гипотетические скалярные частицы взаимодействуют с нуклонами, нейтронные звезды могут быть местом создания этих частиц. Скалярные частицы – это теоретические частицы без спина, то есть момента импульса. Некоторые расширения Стандартной модели физики элементарных частиц предполагают, что они могут связываться с нуклонами и передавать неизвестную силу.

Если это так, то каждое столкновение нейтронов или протонов глубоко внутри нейтронной звезды должно создавать скалярные частицы, которые затем вылетают в космос и отводят тепло нейтронной звезды. Важно отметить, что дополнительное охлаждение было бы явным признаком действия пятой силы природы.

Неизвестные частицы внутри нейтронных звезд

Чтобы проверить эту теорию, физики создали детальные модели развития нейтронных звезд от их образования до нынешнего возраста. Они учли все известные способы потери тепла нейтронными звездами, а затем добавили возможность выброса скалярных частиц. Физики протестировали свои модели на реальных, хорошо изученных нейтронных звездах.

Если скалярные частицы сильно взаимодействуют с нуклонами, то нейтронные звезды сегодня должны быть гораздо холоднее, чем это регистрируют телескопы. Но наблюдения показывают, что эти звезды не являются необычно холодными. Их температуры соответствуют стандартной картине охлаждения.

Сравнив результаты моделирования с реальными измерениями, физики не обнаружили никаких признаков дополнительных потерь тепла. Любой сценарий, в котором скалярно-нуклонные частицы сильно взаимодействуют с протонами и нейтронами, охладил бы эти звезды гораздо сильнее, чем это видят телескопы. Это исследование показывает, что сама Вселенная может раздвигать границы физики способами, недоступными лабораторным исследованиям.

Новая сила природы все еще может существовать

Хотя признаков действия пятой силы природы физики не обнаружили, они говорят, что исключать полностью ее существование нельзя. Ученые до сих пор не до конца понимают внутреннюю структуру нейтронных звезд. Поэтому наблюдения с помощью более совершенных телескопов могут показать необычные закономерности охлаждения нейтронных звезд, которые могут бы указывать на существование неизвестной силы Вселенной.

Вы можете поддержать сайт Charter97.org следующим образом:

РАСЧЕТНЫЙ МУЛЬТИВАЛЮТНЫЙ СЧЕТ ДЛЯ ПОЖЕРТВОВАНИЙ:

Название банка: Bank Millennium S.A.
Адрес: ul. Stanislawa Zaryna, 2A, 02-593, Warszawa
IBAN: PL97116022020000000216711123
SWIFT: BIGBPLPW
Название владельца счета: Fundacja “KARTA ‘97”
Назначение платежа: Darowizna na cele statutowe

Связаться с нами можно по адресу [email protected]